Właściwości poziomego dipola nad ziemią

Zależność określająca promieniowanie  w płaszczyźnie pionowej prostopadłej do poziomego dipola nad doskonale przewodzącym podłożem jest wyrażona przez równanie:

gdzie α jest kątem promieniowania względem horyzontu (kątem charakterystyki promieniowania w elewacji w kierunku prostopadłym do osi dipola), a h jest wysokością dipola nad ziemią w stopniach elektrycznych (gdzie 360 stopni elektrycznych odpowiada jednej długości fali).

Wartości, przy których występują wartości zerowe i maksymalne charakterystyki promieniowania można znaleźć przyrównując to równanie odpowiednio do 0 i 1. Dla wysokości większych niż 180 stopni (czyli wysokości h większej niż ½ długości fali) będzie występowało wiele wartości zerowych i maksymalnych, a ich liczba będzie rosnąć wraz z wysokością h. Charakterystyki promieniowania w elewacji wynikające z tego równania pokazano na rys. 1, a wykres podający kąty zer i maksimów promieniowania przedstawiono na rys. 2 (gdzie oś pozioma jest wyrażona w stopniach elektrycznych).

W większości przypadków wzory te są stosowane także dla spotykanych w praktyce niedoskonale przewodzących terenów, ponieważ aby obliczyć dokładne charakterystyki promieniowania nad gruntem, należy znać jego przewodność i stałą dielektryczną dla określonej częstotliwości pracy anteny.

Rys. 1. Charakterystyka promieniowania poziomego dipola w elewacji w zależności od wysokości nad gruntem.

Rys. 2. Minima i maksima charakterystyki promieniowania dipola poziomego w elewacji w zależności od wysokości nad gruntem.

Wpływ strat gruntu na maksymalne natężenie pola, w porównaniu z doskonale przewodzącym podłożem (σ = ∞), nie wprowadzającym strat, pokazano na rys. 3. Dane te są przybliżone, ale pokazują jak duże jest znaczenie strat w gruncie dla małych wysokości zawieszenia dipola nad ziemią.

Efektem strat w gruncie jest przede wszystkim spadek amplitudy maksimów i niewielkie wypełnienie minimów (zer) z powodu niepełnego kompensowania pól bezpośrednich i odbitych, w porównaniu z doskonale odbijającym podłożem. Kąty maksimów i minimów są tylko nieznacznie zmienione i dla większości praktycznych zastosowań mogą być uważane za takie same.

Rys. 3. Wpływ przewodności gruntu na maksimum promieniowania poziomego dipola.

Użycie prostych poziomych anten dipolowych do łączności dalekosiężnych ma poważne wady, ponieważ szeroka charakterystyka promieniowania dipola w elewacji, lub w niektórych przypadkach charakterystyka wielolistkowa, przyczynia się do zakłóceń wielodrogowych i opóźnień. Aby uzyskać lepsze efekty należy stosować macierze antenowe z optymalnie zaprojektowaną charakterystyką w elewacji, pozwalającą zminimalizować zjawiska wielodrogowe.

 

Literatura: Edmund A. Laport Radio Antenna Engineering

One Comment

Leave a Comment

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

3 + 3 =